JP3249819B2 - イメージセンサ - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/50—Control of the SSIS exposure
- H04N25/53—Control of the integration time
- H04N25/533—Control of the integration time by using differing integration times for different sensor regions
- H04N25/534—Control of the integration time by using differing integration times for different sensor regions depending on the spectral component
-
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- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
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- H01L27/14825—Linear CCD imagers
-
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/701—Line sensors
-
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
Description
【発明の詳細な説明】 この発明はイメージセンサに、更に詳細にはカラーイ
メージセンサに関係している。
メージセンサに関係している。
電荷結合素子（CCD）のようなイメージセンサにおい
ては露光量を制御することが望ましい。イメージセンサ
が多過ぎる露光量を受けると、結果として生じる飽和及
び／又は「ブルーミング」のためにビデオ信号の空間的
情報及び直線性が破壊される。露光量が低過ぎると、信
号対雑音比及びダイナミックレンジが悪くなる。理想的
には、最大露光量は素子の飽和のすぐ下の点に制御され
る。露光量は源照明（放射輝度）、集光光学系（対向立
体角）、又は集光の持続時間（積分期間）を調整するこ
とによって制御されることができる。
ては露光量を制御することが望ましい。イメージセンサ
が多過ぎる露光量を受けると、結果として生じる飽和及
び／又は「ブルーミング」のためにビデオ信号の空間的
情報及び直線性が破壊される。露光量が低過ぎると、信
号対雑音比及びダイナミックレンジが悪くなる。理想的
には、最大露光量は素子の飽和のすぐ下の点に制御され
る。露光量は源照明（放射輝度）、集光光学系（対向立
体角）、又は集光の持続時間（積分期間）を調整するこ
とによって制御されることができる。
CCDの積分時間は電子的に制御されることができる。
一般的には、線時間、すなわち、光検出器からシフトレ
ジスタへの電荷の連続した転送の間の時間、及び積分時
間は同じである。しかしながら、線時間の最初の部分の
間光検出器電荷を基板へ電子的にそらし（従って電荷が
集められない）、そして次に線時間の残りの部分の間光
検出器を分離する（従って電荷が集められる）センサが
ある。それは電子的露光制御又は電子的シャッタリング
と呼ばれる。
一般的には、線時間、すなわち、光検出器からシフトレ
ジスタへの電荷の連続した転送の間の時間、及び積分時
間は同じである。しかしながら、線時間の最初の部分の
間光検出器電荷を基板へ電子的にそらし（従って電荷が
集められない）、そして次に線時間の残りの部分の間光
検出器を分離する（従って電荷が集められる）センサが
ある。それは電子的露光制御又は電子的シャッタリング
と呼ばれる。
電子的露光制御は以前単色線形CCDセンサにおいて使
用された。しかしながら、カラーイメージセンサに対し
て電子的露光制御を用いる際には問題がある。集積化カ
ラー線形CCDセンサは二つの形式をとっている。一つの
形式においては、固形式色フィルタ（例えば繰返し赤−
緑−青図形）が単一の線形CCD上に配置されている。も
う一つの形式においては、個別のフィルタが単一の基板
上に製造された三つの線形CCD上に配置されている。両
形式のこれらのセンサにおいて露光量を制御する際の問
題は異なった色が異なった積分時間を受けるべきである
ことである。異なった積分時間が必要とされる一つの理
由は赤、緑及び青フィルタがそれぞれ赤、緑及び青に対
する通過帯域において同じ光子束を透過しないことであ
る。別の理由は走査器のための光源がスペクトル的に平
衡していないことである。例えば、タングステン光源は
赤において重く重み付けされている。
用された。しかしながら、カラーイメージセンサに対し
て電子的露光制御を用いる際には問題がある。集積化カ
ラー線形CCDセンサは二つの形式をとっている。一つの
形式においては、固形式色フィルタ（例えば繰返し赤−
緑−青図形）が単一の線形CCD上に配置されている。も
う一つの形式においては、個別のフィルタが単一の基板
上に製造された三つの線形CCD上に配置されている。両
形式のこれらのセンサにおいて露光量を制御する際の問
題は異なった色が異なった積分時間を受けるべきである
ことである。異なった積分時間が必要とされる一つの理
由は赤、緑及び青フィルタがそれぞれ赤、緑及び青に対
する通過帯域において同じ光子束を透過しないことであ
る。別の理由は走査器のための光源がスペクトル的に平
衡していないことである。例えば、タングステン光源は
赤において重く重み付けされている。
カラーイメージセンサにおける色のそれぞれに対して
適当な露光を与えるという問題を解決する一つの試みは
スズキ（Suzuki）に対する米国特許第4709259号に開示
されている。この特許はそれぞれ赤、緑又は青の光を検
出するように構成されたホトダイオードのマトリックス
を有するカラーイメージセンサを開示している。ホトダ
イオードに記憶された電荷信号はMOSスイッチによっ
て、原色のそれぞれに対して一つずつの、三つの水平シ
フトレジスタに転送される。各色に対するMOSスイッチ
をオンにするために三つの垂直シフトレジスタが準備さ
れており、各色に対する電荷蓄積時間は三つの垂直シフ
トレジスタの動作時間を変えることによって変えられ
る。スズキ特許に示された構成についての主な問題の一
つは、三つの色が並列にクロックアウトされることがで
きず、従って、信号を処理するために複雑なタイミング
装置が必要であることである。
適当な露光を与えるという問題を解決する一つの試みは
スズキ（Suzuki）に対する米国特許第4709259号に開示
されている。この特許はそれぞれ赤、緑又は青の光を検
出するように構成されたホトダイオードのマトリックス
を有するカラーイメージセンサを開示している。ホトダ
イオードに記憶された電荷信号はMOSスイッチによっ
て、原色のそれぞれに対して一つずつの、三つの水平シ
フトレジスタに転送される。各色に対するMOSスイッチ
をオンにするために三つの垂直シフトレジスタが準備さ
れており、各色に対する電荷蓄積時間は三つの垂直シフ
トレジスタの動作時間を変えることによって変えられ
る。スズキ特許に示された構成についての主な問題の一
つは、三つの色が並列にクロックアウトされることがで
きず、従って、信号を処理するために複雑なタイミング
装置が必要であることである。
上述の従来技術における諸問題を克服し且つ改良形カ
ラーイメージセンサを提供することがこの発明の目的で
ある。
ラーイメージセンサを提供することがこの発明の目的で
ある。
この発明に従って、イメージセンサ素子の配列の配列
を備えていて、素子のそれぞれがカラー画像の一部分の
カラー表現を生成するように構成されており、素子のあ
るものが素子の他のものとは異なった色を検出するよう
に構成されており、且つ又素子が検出するように構成さ
れている色に従ってセンサ素子のそれぞれの積分時間を
制御するための装置を備えているイメージセンサが準備
されている。
を備えていて、素子のそれぞれがカラー画像の一部分の
カラー表現を生成するように構成されており、素子のあ
るものが素子の他のものとは異なった色を検出するよう
に構成されており、且つ又素子が検出するように構成さ
れている色に従ってセンサ素子のそれぞれの積分時間を
制御するための装置を備えているイメージセンサが準備
されている。
この発明の一実施例においては、イメージセンサは、
原色のそれぞれに対して一つのチャネルの、三つのチャ
ネルを備えている。各チャネルはイメージセンサ素子に
重なるフィルタの色を除いては同じである。各チャネル
は１線のホトダイオード及び近接したCCDシフトレジス
タからなっている。ホトダイオードに蓄積された電荷キ
ャリヤはホトダイオードとシフトレジスタとの間に配置
された転送ゲートを通してCCDシフトレジスタに転送さ
れる。シフトレジスタにおける１線の電荷パケットは次
に出力回路へ順次読み出される。露光ドレーンがホトダ
イオードのそれぞれに近接して配置されており、ホトダ
イオードとこのドレーンとの間の露光制御ゲートがホト
ダイオードからドレーンへの電荷キャリヤの流れを制御
する。露光制御ゲートにおける電位はホトダイオードの
有効積分時間を制御するために制御されることができ
る。チャネルのそれぞれに対する積分時間は異なること
ができ、そのチャネルにより検出されている色に従って
制御される。しかしながら、チャネルのそれぞれに対す
る線読出し時間は同じであり、従って、チャネルのすべ
ては並列に読み出されることができる。
原色のそれぞれに対して一つのチャネルの、三つのチャ
ネルを備えている。各チャネルはイメージセンサ素子に
重なるフィルタの色を除いては同じである。各チャネル
は１線のホトダイオード及び近接したCCDシフトレジス
タからなっている。ホトダイオードに蓄積された電荷キ
ャリヤはホトダイオードとシフトレジスタとの間に配置
された転送ゲートを通してCCDシフトレジスタに転送さ
れる。シフトレジスタにおける１線の電荷パケットは次
に出力回路へ順次読み出される。露光ドレーンがホトダ
イオードのそれぞれに近接して配置されており、ホトダ
イオードとこのドレーンとの間の露光制御ゲートがホト
ダイオードからドレーンへの電荷キャリヤの流れを制御
する。露光制御ゲートにおける電位はホトダイオードの
有効積分時間を制御するために制御されることができ
る。チャネルのそれぞれに対する積分時間は異なること
ができ、そのチャネルにより検出されている色に従って
制御される。しかしながら、チャネルのそれぞれに対す
る線読出し時間は同じであり、従って、チャネルのすべ
ては並列に読み出されることができる。
この発明の主な利点の一つはカラーCCDイメージセン
サにおける色のそれぞれに対して最適の露光時間が得ら
れることである。更なる利点は共通の線時間がそのよう
なセンサにおいて三つすべてのチャネルに対して維持さ
れることである。この発明のなお更なる利点はブルーミ
ングも又そのようなセンサにおいて防止され得ることで
ある。
サにおける色のそれぞれに対して最適の露光時間が得ら
れることである。更なる利点は共通の線時間がそのよう
なセンサにおいて三つすべてのチャネルに対して維持さ
れることである。この発明のなお更なる利点はブルーミ
ングも又そのようなセンサにおいて防止され得ることで
ある。
この発明の実施例が今度は、例のつもりで、添付の諸
図面を参照して説明されるが、この諸図面中、 図１はこの発明のイメージセンサの概略的平面図であ
り、 図２はこのイメージセンサの一つのチャネルの平面図
であり、 図３は一つのチャネル一部分の拡大上部平面図であ
り、 図４は図３の線４−４に沿ってとられた断面図であ
り、 図５及び６はこの発明の動作を図解した時間図であ
り、 図７はこの発明の例証的例における各色に対する積分
時間を示した時間図であり、又 図８はイメージセンサに対するタイミング信号を発生
するための回路部の概略図である。
図面を参照して説明されるが、この諸図面中、 図１はこの発明のイメージセンサの概略的平面図であ
り、 図２はこのイメージセンサの一つのチャネルの平面図
であり、 図３は一つのチャネル一部分の拡大上部平面図であ
り、 図４は図３の線４−４に沿ってとられた断面図であ
り、 図５及び６はこの発明の動作を図解した時間図であ
り、 図７はこの発明の例証的例における各色に対する積分
時間を示した時間図であり、又 図８はイメージセンサに対するタイミング信号を発生
するための回路部の概略図である。
この発明はここでは、画像素子のそれぞれがホトダイ
オード、CCD、ドレーンを含んでいる複数の画像素子、
及び適当な転送ゲートを備えているイメージセンサに関
して説明される。この発明は又、例えば、素子が蓄積領
域を含んでいて、電荷キャリヤが光検出器から蓄積領域
にそして次にCCDに転送されるようになっているイメー
ジセンサのような、他の形式のイメージセンサについて
も使用されることができる。更に、このイメージセンサ
は個別の色フィルタが三つの線形配列上に配置されてい
る三線形センサとして説明されているが、しかし、この
発明は、各セルに対して別個の転送ゲートが利用可能で
ある図形式色フィルタを備えた単一の線形配列にも等し
く適用可能である。
オード、CCD、ドレーンを含んでいる複数の画像素子、
及び適当な転送ゲートを備えているイメージセンサに関
して説明される。この発明は又、例えば、素子が蓄積領
域を含んでいて、電荷キャリヤが光検出器から蓄積領域
にそして次にCCDに転送されるようになっているイメー
ジセンサのような、他の形式のイメージセンサについて
も使用されることができる。更に、このイメージセンサ
は個別の色フィルタが三つの線形配列上に配置されてい
る三線形センサとして説明されているが、しかし、この
発明は、各セルに対して別個の転送ゲートが利用可能で
ある図形式色フィルタを備えた単一の線形配列にも等し
く適用可能である。
図１に言及すると、この発明に従って構成されたイメ
ージセンサ10の概略図が示されている。イメージセンサ
10は赤チャネル11、緑チャネル15、及び青チャネル17か
らなっている。以下において更に詳細に説明されるよう
に、独立した信号11′,15′及び17′が露光制御のため
に諸チャネルに供給され、且つ独立したクロック信号1
1″,15″及び17″がセンサの読出しのために諸チャネル
に供給される。共通の検出器−シフトレジスタのクロッ
ク信号が、矢印21により示されたように、センサ10に供
給される。イメージセンサ10はフィルム走査器のような
装置において使用されて、カラー画像を表現している電
気信号を記録することができる。
ージセンサ10の概略図が示されている。イメージセンサ
10は赤チャネル11、緑チャネル15、及び青チャネル17か
らなっている。以下において更に詳細に説明されるよう
に、独立した信号11′,15′及び17′が露光制御のため
に諸チャネルに供給され、且つ独立したクロック信号1
1″,15″及び17″がセンサの読出しのために諸チャネル
に供給される。共通の検出器−シフトレジスタのクロッ
ク信号が、矢印21により示されたように、センサ10に供
給される。イメージセンサ10はフィルム走査器のような
装置において使用されて、カラー画像を表現している電
気信号を記録することができる。
チャネル11,15及び17のそれぞれは図２に概略的に且
つ図３及び４に更に詳細に示されたように構成されてい
る。チャネル11,15及び17のそれぞれは、そのチャネル
に使用された色フィルタ（図示されていない）を除い
て、同じであり、従ってチャネル11だけが詳細に説明さ
れる。チャネル11は主要（上部）面14を有する基板12を
備えている。基板12はｐ形単結晶質シリコンのような半
導体材料から作られることができる。一線の光検出器16
が基板12において主要面14に沿って配置されている。各
線の光検出器16に近接して延びているのはCCDシフトレ
ジスタ18である。各光検出器16とシフトレジスタ18との
間には転送ゲート26がある。光検出器16の反対側には露
光ドレーン22が一線の光検出器16に沿って且つこれに実
質上平行に延びている。露光制御ゲート30が一線の光検
出器16と近接の露光ドレーン22との間の空間に沿って延
びている。
つ図３及び４に更に詳細に示されたように構成されてい
る。チャネル11,15及び17のそれぞれは、そのチャネル
に使用された色フィルタ（図示されていない）を除い
て、同じであり、従ってチャネル11だけが詳細に説明さ
れる。チャネル11は主要（上部）面14を有する基板12を
備えている。基板12はｐ形単結晶質シリコンのような半
導体材料から作られることができる。一線の光検出器16
が基板12において主要面14に沿って配置されている。各
線の光検出器16に近接して延びているのはCCDシフトレ
ジスタ18である。各光検出器16とシフトレジスタ18との
間には転送ゲート26がある。光検出器16の反対側には露
光ドレーン22が一線の光検出器16に沿って且つこれに実
質上平行に延びている。露光制御ゲート30が一線の光検
出器16と近接の露光ドレーン22との間の空間に沿って延
びている。
図４に示されたように、各光検出器16は基板12の主要
面14に（ｎとして示された）ｎ形導電性領域34を備えた
形式のホトダイオードである。典型的には領域34の導電
率は約1017不純物/cm3である。基板12は、典型的には10
15不純物/cm3のｐ形導電性のもの（p-として示されてい
る）であることが望ましく、又はホトダイオードが形成
されているｎ形導電性基板の面14におけるｐ形井戸を持
つことができる。典型的には1018不純物/cm3の、第２の
高導電性のｐ形導電性領域36（p+として示されている）
が基板面14における第１領域34の一部分内に存在する。
領域12,34及び36はピン形又は埋込み形ダイオードを形
成している。しかしながら、図示されたホトダイオード
16の代わりに、他の任意の既知の形式の光検出器、例え
ばショットキーバリヤホトダイオード又は単純なpn接合
ダイオードを使用することができる。
面14に（ｎとして示された）ｎ形導電性領域34を備えた
形式のホトダイオードである。典型的には領域34の導電
率は約1017不純物/cm3である。基板12は、典型的には10
15不純物/cm3のｐ形導電性のもの（p-として示されてい
る）であることが望ましく、又はホトダイオードが形成
されているｎ形導電性基板の面14におけるｐ形井戸を持
つことができる。典型的には1018不純物/cm3の、第２の
高導電性のｐ形導電性領域36（p+として示されている）
が基板面14における第１領域34の一部分内に存在する。
領域12,34及び36はピン形又は埋込み形ダイオードを形
成している。しかしながら、図示されたホトダイオード
16の代わりに、他の任意の既知の形式の光検出器、例え
ばショットキーバリヤホトダイオード又は単純なpn接合
ダイオードを使用することができる。
CCDシフトレジスタ18は任意の周知の構成のものでよ
い。埋込み形チャネル形態が図４に示されている。シフ
トレジスタ18は基板12の面14における約1017不純物/cm3
の不純物濃度のn-形導電性チャネル領域38（n-として示
されている）を含んでいる。チャネル領域38は面14に沿
って一線のホトダイオード16から隔置されて且つこれに
平行に延びている。チャネル領域38の上方にはこれに沿
って隔置された複数の導電性ゲート40及び41（図２）が
ある。ゲート40及び41は、金属又は導電性多結晶質シリ
コンで作られることができ、誘電体、典型的には酸化け
い素の層43によって基板面14から絶縁されている。ゲー
ト40及び41は、これに電位を選択的に加えてシフトレジ
スタ18を動作させるために母線d1及びd2（図２）によっ
て電位源に接続されている。
い。埋込み形チャネル形態が図４に示されている。シフ
トレジスタ18は基板12の面14における約1017不純物/cm3
の不純物濃度のn-形導電性チャネル領域38（n-として示
されている）を含んでいる。チャネル領域38は面14に沿
って一線のホトダイオード16から隔置されて且つこれに
平行に延びている。チャネル領域38の上方にはこれに沿
って隔置された複数の導電性ゲート40及び41（図２）が
ある。ゲート40及び41は、金属又は導電性多結晶質シリ
コンで作られることができ、誘電体、典型的には酸化け
い素の層43によって基板面14から絶縁されている。ゲー
ト40及び41は、これに電位を選択的に加えてシフトレジ
スタ18を動作させるために母線d1及びd2（図２）によっ
て電位源に接続されている。
露光ドレーン22は、基板12において（n+として示され
た）n+形導電性で約1019不純物/cm3の導電率の領域によ
って形成され且つ面14に達している。領域46は一線の光
検出器16の全長に沿って延びており且つ光検出器から隔
置されている。ドレーン領域46は導電性接点48を通して
電位の源（図示されていない）に接続されている。
た）n+形導電性で約1019不純物/cm3の導電率の領域によ
って形成され且つ面14に達している。領域46は一線の光
検出器16の全長に沿って延びており且つ光検出器から隔
置されている。ドレーン領域46は導電性接点48を通して
電位の源（図示されていない）に接続されている。
ゲート26及び30のそれぞれは導電材料、例えば金属又
は導電性多結晶質シリコンの条片であって、これは酸化
けい素層43上にある。
は導電性多結晶質シリコンの条片であって、これは酸化
けい素層43上にある。
転送ゲート26はシフトレジスタ18と一線の光検出器30
との間の空間上に広がっていてシフトレジスタゲート40
に重なり合っている。転送ゲート26はシフトレジスタゲ
ート40を覆う酸化けい素の層54によってシフトレジスタ
ゲート40から絶縁されている。露光制御ゲート30は露光
ドレーン領域46と一線の光検出器16との間の空間を横切
ってそれの全長に沿って延びている。露光制御ゲート30
は露光ドレーン領域46に重なり合っている。
との間の空間上に広がっていてシフトレジスタゲート40
に重なり合っている。転送ゲート26はシフトレジスタゲ
ート40を覆う酸化けい素の層54によってシフトレジスタ
ゲート40から絶縁されている。露光制御ゲート30は露光
ドレーン領域46と一線の光検出器16との間の空間を横切
ってそれの全長に沿って延びている。露光制御ゲート30
は露光ドレーン領域46に重なり合っている。
ここで説明された形式のイメージセンサの通常の動作
においては、電荷キャリヤは光検出器16に蓄積すること
を許される。転送ゲート26の電位を上げ下げすると、光
検出器16に蓄積した電荷は技術上周知の方法でシフトレ
ジスタ18へ転送される。シフトレジスタ18における一線
の電荷パケットは次に順次読み出される。一つの線につ
いての読出しの終了時に、次の線の電荷が再びホトダイ
オード16からシフトレジスタ18へ転送される。積分時間
（すなわち、電荷が蓄積することを許される時間）はそ
れゆえ線読出し時間（電荷の連続した転送間の時間）に
等しい。
においては、電荷キャリヤは光検出器16に蓄積すること
を許される。転送ゲート26の電位を上げ下げすると、光
検出器16に蓄積した電荷は技術上周知の方法でシフトレ
ジスタ18へ転送される。シフトレジスタ18における一線
の電荷パケットは次に順次読み出される。一つの線につ
いての読出しの終了時に、次の線の電荷が再びホトダイ
オード16からシフトレジスタ18へ転送される。積分時間
（すなわち、電荷が蓄積することを許される時間）はそ
れゆえ線読出し時間（電荷の連続した転送間の時間）に
等しい。
この発明においては、露光制御ゲート30における電位
は有効積分時間を線読出し時間以下に調整するために制
御される。露光制御ゲート30における電位を上げると、
ホトダイオード16に通常蓄積している光誘起電荷は露光
ドレーン22へ転送されて、ここで外部印加バイアスによ
って除去される。露光制御ゲート30における電位を下げ
るとホトダイオード16が分離されて光誘起電荷は通常の
方法で蓄積することが可能である。露光制御ゲート30及
び転送ゲート20のタイミングを調整することによって積
分時間が線読出し時間の端数に調整され得ることは理解
されるであろう。この過程は電子的シャッタリングとし
て知られている。
は有効積分時間を線読出し時間以下に調整するために制
御される。露光制御ゲート30における電位を上げると、
ホトダイオード16に通常蓄積している光誘起電荷は露光
ドレーン22へ転送されて、ここで外部印加バイアスによ
って除去される。露光制御ゲート30における電位を下げ
るとホトダイオード16が分離されて光誘起電荷は通常の
方法で蓄積することが可能である。露光制御ゲート30及
び転送ゲート20のタイミングを調整することによって積
分時間が線読出し時間の端数に調整され得ることは理解
されるであろう。この過程は電子的シャッタリングとし
て知られている。
１チャネルに対する積分時間を制御するためにイメー
ジセンサ10を動作させるのに必要とされるタイミングが
図５及び６に示されている。図５に示されたように、露
光制御ゲート30における電位は転送ゲート26における電
位の立下り縁部で上昇させられ、そして線周期tlineの
中間における（60で示された）所望の点で下降させられ
る。従って、積分時間texpは露光制御ゲート30における
電位の立下り縁部から転送ゲート26における電位の次の
立下り縁部までの期間である。チャネルのそれぞれに対
して独立した露光制御ゲート線が準備されており、従っ
て積分時間texpは一定の線時間tlineを維持しながら各
色に対して独立に変化させることができる。
ジセンサ10を動作させるのに必要とされるタイミングが
図５及び６に示されている。図５に示されたように、露
光制御ゲート30における電位は転送ゲート26における電
位の立下り縁部で上昇させられ、そして線周期tlineの
中間における（60で示された）所望の点で下降させられ
る。従って、積分時間texpは露光制御ゲート30における
電位の立下り縁部から転送ゲート26における電位の次の
立下り縁部までの期間である。チャネルのそれぞれに対
して独立した露光制御ゲート線が準備されており、従っ
て積分時間texpは一定の線時間tlineを維持しながら各
色に対して独立に変化させることができる。
ホトダイオード−CCDシフトレジスタのタイミングが
図６に示されている。光検出器16からシフトレジスタ18
への電荷キャリヤの転送は時間tpd中に行われる。期間t
tgは転送ゲート26の下の電荷キャリヤがシフトレジスタ
18へとクリアされることを可能にするために必要とされ
る。注目されることであろうが、露光制御ゲート30にお
ける電位の立下り縁部も又シフトレジスタクロック信号
φ２の立上り縁部と一致するように示されている。一致
したタイミングは、画像信号をひずませるかもしれない
ようなセンサ出力におけるスイッチングアーティファク
トを最小化するために好ましい。
図６に示されている。光検出器16からシフトレジスタ18
への電荷キャリヤの転送は時間tpd中に行われる。期間t
tgは転送ゲート26の下の電荷キャリヤがシフトレジスタ
18へとクリアされることを可能にするために必要とされ
る。注目されることであろうが、露光制御ゲート30にお
ける電位の立下り縁部も又シフトレジスタクロック信号
φ２の立上り縁部と一致するように示されている。一致
したタイミングは、画像信号をひずませるかもしれない
ようなセンサ出力におけるスイッチングアーティファク
トを最小化するために好ましい。
この発明に従ってイメージセンサ10を動作させるため
に必要な信号は任意の適当な市販で入手可能な論理装置
によって供給されることができる。この発明の例証的な
一例においては、赤、緑、及び青チャネルに対する相対
的積分時間はそれぞれ1/4,1/2,及び１でよいであろう。
図７は赤、緑、及び青露光制御ゲートに対するタイミン
グパルス11′,15′,17′を示している。有効積分時間t
expも又示されている。信号11′,15′，及び17′並びに
転送ゲートタイミングパルスTG26′を発生するために必
要とされる制御論理回路の一例が図８に示されている。
主クロック71は所望のCCD読出しレートで循環する。11
ビット計数器73はブロック74に示された11ビット復号器
に供給を行う。復号器は適当な計数でR/Sフリップフロ
ップ75をセット又はリセットする。図８に示された構成
の実現は通常の論理装置において行われることができ、
又はプログラム可能な論理回路にはめ込まれることがで
きる。
に必要な信号は任意の適当な市販で入手可能な論理装置
によって供給されることができる。この発明の例証的な
一例においては、赤、緑、及び青チャネルに対する相対
的積分時間はそれぞれ1/4,1/2,及び１でよいであろう。
図７は赤、緑、及び青露光制御ゲートに対するタイミン
グパルス11′,15′,17′を示している。有効積分時間t
expも又示されている。信号11′,15′，及び17′並びに
転送ゲートタイミングパルスTG26′を発生するために必
要とされる制御論理回路の一例が図８に示されている。
主クロック71は所望のCCD読出しレートで循環する。11
ビット計数器73はブロック74に示された11ビット復号器
に供給を行う。復号器は適当な計数でR/Sフリップフロ
ップ75をセット又はリセットする。図８に示された構成
の実現は通常の論理装置において行われることができ、
又はプログラム可能な論理回路にはめ込まれることがで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−138866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−57370（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−2169（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】それぞれがカラー画像の一部分の色表現に
対応する電荷を生成するイメージセンサ素子を備え、か
つ互いに異なった色に対応する複数のチャネルと、 各イメージセンサ素子に対し、他のイメージセンサ素子
についての露光制御ゲートとは別に設けられた露光制御
ゲートを介し接続され、前記各イメージセンサ素子に蓄
積された電荷を除去するドレーンと、 前記各チャネルに対応して設けられるとともに、各イメ
ージセンサ素子に転送ゲートを介し接続され、イメージ
センサ素子に蓄積された電荷を受け入れ、これを転送出
力する転送レジスタであって、前記各チャンネルのイメ
ージセンサ素子からの各電荷の転送は対応する転送レジ
スタへの転送ゲートを介して複数のチャネルにおいて同
時に行われる転送レジスタと、 各チャネルの露光制御ゲートを他のチャネルの露光制御
ゲートから独立して制御する制御装置と、 前記転送レジスタから、共通の信号に基づいて、各色の
信号電荷を並列して読み出す読み出し装置と、 を有することを特徴とするイメージセンサ。 - 【請求項２】請求項１に記載のイメージセンサにおい
て、 前記露光制御ゲートは、 前記複数のイメージセンサ素子における信号電荷を蓄積
する期間を制御するのに用いられ、 前記信号電荷を蓄積する期間は、前記複数のチャンネル
についての転送ゲートをすべて一定間隔で同時に開くと
ともに、前記露光制御ゲートを開き信号電荷を前記ドレ
ーンを介し除去する期間を各チャンネル毎に独立に制御
することによって行うことを特徴とするイメージセン
サ。 - 【請求項３】請求項２に記載の装置において、 前記露光制御ゲートは、転送ゲートを閉じ転送レジスタ
への信号電荷の転送を終了するときに開き信号電荷の除
去を開始し、この露光制御ゲートを閉じる時点から転送
ゲートを閉じる時点までを信号電荷の蓄積期間とするこ
とを特徴とするイメージセンサ。 - 【請求項４】カラー画像を検出する方法であって、 それぞれがカラー画像の一部分の色表現に対応する電荷
を生成するイメージセンサ素子を備え、かつ互いに異な
った色に対応する複数のチャネルを有し、 この複数のチャネルに対応したイメージセンサ素子にお
いて生成された電荷を転送レジスタに同時に転送し、こ
の転送レジスタから前記電荷を並列して出力するととも
に、 前記複数のチャネルに対応したイメージセンサ素子から
ドレインへ電荷を捨てる期間を各チャネル毎に別個に制
御し、各チャネルにおける電荷を転送レジスタに転送す
るまでの信号電荷の蓄積期間を各チャネル毎に変更する
カラー画像を検出する方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/589,877 US5105264A (en) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Color image sensor having an optimum exposure time for each color |
| US589,877 | 1990-09-28 | ||
| PCT/US1991/006906 WO1992006564A1 (en) | 1990-09-28 | 1991-09-25 | Image sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06501824A JPH06501824A (ja) | 1994-02-24 |
| JP3249819B2 true JP3249819B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=24359921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51790591A Expired - Lifetime JP3249819B2 (ja) | 1990-09-28 | 1991-09-25 | イメージセンサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105264A (ja) |
| EP (1) | EP0574390B1 (ja) |
| JP (1) | JP3249819B2 (ja) |
| CA (1) | CA2090235C (ja) |
| DE (1) | DE69131076T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992006564A1 (ja) |
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- 1991-09-25 JP JP51790591A patent/JP3249819B2/ja not_active Expired - Lifetime
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